RS系列串口在PTN架構(gòu)上的實現(xiàn)

　　分組傳送網(wǎng)PTN由于具有高性能和高性價比的優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于電力通信。傳統(tǒng)PTN 架構(gòu)沒有對RS系列串口的支持。為了滿足電力通信對RS串口的需求，采用在PTN架構(gòu)上二次開發(fā)的方法，做了實地化業(yè)務(wù)部署實驗，獲得了業(yè)務(wù)系統(tǒng)要求達到的效果，得到RS系列串口能夠在PTN架構(gòu)上實現(xiàn)的結(jié)論，在電力通信領(lǐng)域使用分組設(shè)備承載RS串口數(shù)據(jù)，具有創(chuàng)新意義。

　　0 引言

　　分組傳送網(wǎng)（PTN）是基于分組交換的、面向連接的多業(yè)務(wù)傳送技術(shù)，不僅能承載電信級以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，而且還可支持承載TDM、ATM和IP業(yè)務(wù)，滿足網(wǎng)絡(luò)高可靠性、完善的OAM、網(wǎng)絡(luò)擴展性、嚴(yán)格QoS等傳送網(wǎng)屬性，是組建電力通信網(wǎng)的較好技術(shù)。 PTN 技術(shù)對于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)天然支持，為保持對TDM業(yè)務(wù)的兼容性，采用MPLS-TP技術(shù)，對E1接口的業(yè)務(wù)進行仿真。但電力通信中仍存在其他低速接口，如RS 232/485/422標(biāo)準(zhǔn)的串行接口仍在很多信息系統(tǒng)中運行。為了提高傳輸系統(tǒng)的兼容性，希望能夠通過在PTN架構(gòu)基礎(chǔ)上加以改進，進行二次開發(fā)，增加串行業(yè)務(wù)接口的支持。

　　1 PTN 分組傳送網(wǎng)

　　1.1 PTN技術(shù)架構(gòu)

　　PTN 設(shè)備由傳送平面模塊、控制平面模塊、管理平面模塊和DCN（Data Communication Network，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)）處理模塊組成，其中數(shù)據(jù)平面包括QoS、交換、OAM、保護、同步（可選）等模塊，控制平面包括信令和資源管理等模塊，數(shù)據(jù)平面和控制平面采用UNI和NNI接口與其他設(shè)備相連，管理平面還可采用管理接口與其他設(shè)備相連。PTN設(shè)備系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

　　1.2 MPLS-TP

　　MPLS-TP是MPLS（多協(xié)議標(biāo)簽交換）的一個子集，去掉了無連接基于IP 的轉(zhuǎn)發(fā)，增加端到端的OAM 功能。PTN架構(gòu)使用MPLS-TP協(xié)議來構(gòu)建業(yè)務(wù)隧道，類似于MPLS BGP/VPN的實現(xiàn)方式。MPLS-TP與IP/MPLS的區(qū)別在于PTN架構(gòu)其LSP的建立是基于靜態(tài)配置，而不是使用LDP協(xié)議自動建立，強調(diào)了虛擬通道的可靠性。

　　1.3 PWE3

　　PWE3是邊緣到邊緣的偽線仿真，指在PTN中盡可能真實地模仿ATM、幀中繼、低速TDM 電路和SONET等業(yè)務(wù)的基本行為和特征的一種二層業(yè)務(wù)承載技術(shù)。

　　PWE3是PTN承載E1等低速TDM業(yè)務(wù)的關(guān)鍵。PTN首先通過MPLS-TP建立LSP管道，然后利用PWE3來仿真提供低速接口。

　　1.4 QoS

　　QoS（Quality of Service）服務(wù)質(zhì)量，是用于分組網(wǎng)絡(luò)的一種流量調(diào)節(jié)機制。MPLS-TP提供有連接的LSP管道，通過QoS為管道分配柔性帶寬，保證在各管道有數(shù)據(jù)的情況下具有承諾的帶寬使用，在管道空閑的時候又可以為其他管道讓出流量空間，極大地提高數(shù)據(jù)利用率。

　　1.5 OAM

　　網(wǎng)絡(luò)的管理工作劃分為3 大類：操作（Operation）、管理（Administration）、維護（Maintenance），簡稱OAM.

　　PTN 與傳統(tǒng)IP 網(wǎng)絡(luò)的最大區(qū)別在于OAM 的要求上。

　　PTN 技術(shù)架構(gòu)提供了豐富的OAM 手段，將故障檢測水平提高到電信級別。

　　2 RS 串行接口

　　RS系列串行接口是傳統(tǒng)的低速通信接口，由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制定，主要在用的有三種，分別是RS232-C、RS 485和RS 422.

　　RS 232 接口是1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通信的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。由于RS 232 接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，信號電平值較高易損壞接口電路的芯片、傳輸速率較低、抗噪聲干擾性弱、傳輸距離有限等不足之處，因此后來又發(fā)展出RS 485、RS 422等接口。

　　RS 422接口在RS 232后推出，RS 422定義為全雙工的，一般采用4~5根通信線（區(qū)別在是否有地線），一個驅(qū)動器可以驅(qū)動最多10個接收器（即接收器為1/10單位負(fù)載），通信距離與通信速率有關(guān)系，一般距離短時可以使用高速率進行通信，速率低時可以進行較遠距離通信，一般可達數(shù)百上千米。

　　RS 485接口在RS 422后推出，絕大部分繼承了RS 422，主要的差別是RS 485 可以是半雙工的，而且一個驅(qū)動器的驅(qū)動能力至少可以驅(qū)動32個接收器（即接收器為1 32 單位負(fù)載），當(dāng)使用阻抗更高的接收器時可以驅(qū)動更多的接收器。全雙工RS 485的驅(qū)動/接收器對一定可以用在RS 422網(wǎng)絡(luò)。

　　RS系列串行接口在各類電力自動化系統(tǒng)中都有應(yīng)用，主要用于各種終端（表計、采集裝置、通信裝置等）的本地、短距信號通信。RS串行接口信號采用電平傳輸數(shù)字信號，信號可靠，成本低，適應(yīng)性廣，在當(dāng)時對以脈沖模擬信號為主的通信方式是一種巨大改進，得到了廣泛應(yīng)用。隨著信息量不斷增大，RS串行接口容量低、傳輸距離短的弊端顯現(xiàn)，有些逐漸被高速標(biāo)準(zhǔn)接口所取代，但現(xiàn)有信息系統(tǒng)中仍存在RS接口。隨著通信系統(tǒng)的升級，很多通信設(shè)備已不再直接提供低速RS接口，需要轉(zhuǎn)換設(shè)備來轉(zhuǎn)接，大大增加了成本和管理難度。因此，在新技術(shù)的基礎(chǔ)上是否能夠兼容RS串行接口，成本如何，以及如何實現(xiàn)，成為眼前的一個課題。

　　3 技術(shù)方案

　　RS系列串口在PTN架構(gòu)上的實現(xiàn)選用南瑞集團的SPTN產(chǎn)品設(shè)計方案為基礎(chǔ)進行改造。該方案的產(chǎn)品設(shè)計采用模塊化設(shè)計，便于擴展。并且在PTN基本技術(shù)規(guī)格方面符合國家和國際標(biāo)準(zhǔn)，并通過型式試驗和工信部入網(wǎng)測試，是一個穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)方案。如圖2所示。